Et himmellegeme der opfører sig som et ur – og så forsvinder
Radioteleskoper i Australien har opdaget et kosmisk objekt, der opfører sig som et perfekt præcisionsur – og derefter pludseligt holder op med at "tikke". Fænomenet, kendt som ASKAP J1424, passer ikke ind i nogen kendte kategorier af himmellegemer og har sat astronomerne verden over i gang med at gruble.
ASKAP J1424 blev opdaget med Australian SKA Pathfinder, et radioteleskop i det vestlige Australien. Under en række observationer registrerede forskerne et radiosignal, der dukkede op med næsten uhyggelig regelmæssighed: hvert 2.147 sekunder, svarende til omtrent 36 minutter.
Den regelmæssighed holdt i flere dage. Pulserne så hver gang ens ud med næsten identisk styrke og form. Det mindede om et kosmisk pendul, der roligt tikker videre langt ude i universet.
Og så stoppede det bare. Ingen langsom udtoning, ingen ændring i rytmen. Signalet ophørte efter cirka otte dage og er siden ikke blevet observeret igen.
ASKAP J1424 opfører sig som et ekstremt stabilt kosmisk ur, der pludselig slukkes – uden advarsel og uden efterspil.
Hvilket slags objekt kan der være tale om?
Langperiodiske transiente radioobjekter
ASKAP J1424 lader til at tilhøre en relativt ny gruppe af kilder: langperiodiske transiente radioobjekter. Det er fænomener, der lyser op på radiobølgelængder i kort tid, derefter forsvinder igen, og som har en rytme på minutter til timer.
De adskiller sig tydeligt fra klassiske pulsarer, som sommetider roterer hundredvis af gange i sekundet og udsender regelmæssige radiopulser. Ved disse langsomme kilder taler vi derimod om langsomt roterende eller langsomt varierende systemer, hvis underliggende fysik stadig er dårligt forstået.
Forskerne fokuserer primært på to hovedscenarier:
- en ekstremt magnetisk neutronsstjerne
- en hvid dværg med et meget kraftigt magnetfelt
Begge typer objekter er kompakte rester af stjerner, der har opbrugt deres brændstof. Alligevel forklarer de ikke alt, hvad ASKAP J1424 viser – særligt kombinationen af den lange periode, radiosignalets egenskaber og den pludselige stilhed.
Fuldstændig polariseret: et signal fra et ekstremt miljø
Et bemærkelsesværdigt detalje er, at radiosignalet er fuldstændig polariseret. Det betyder, at svingningsretningen for radiobølgerne er stærkt ordnet. Astronomer ser typisk en så kraftig polarisering i miljøer med meget intense og stramt organiserede magnetfelter.
ASKAP J1424 skifter mellem elliptisk og lineær polarisering, hvilket peger på komplekse magnetiske strukturer omkring objektet. Det passer godt med kompakte kilder som neutronsstjerner og hvide dværge, hvor magnetfelter kan være milliarder af gange stærkere end Jordens.
Den totale polarisering viser, at ASKAP J1424 ikke er nogen almindelig baggrundskilde, men et system, hvor naturlovene presses til det yderste.
ASKAP-teleskopets afgørende rolle
Et radioteleskop der scanner store himmelstræk
ASKAP er bygget til hurtigt at afsøge store dele af himlen på radiobølgelængder. I stedet for at kigge meget dybt på ét lille stykke himmel kan teleskopet følge et bredt felt på én gang – og det med tilstrækkelig hyppighed til at opdage forandringer.
Inden for EMU-programmet (Evolutionary Map of the Universe) kigger astronomer specifikt efter variable og kortlivede radiosignaler. ASKAP J1424 er præcis den slags kilde, der dukker op i en sådan undersøgelse: kortvarig, tilbagevendende og let at overse, hvis man ikke kigger på det samme stykke himmel hyppigt nok.
- Stort synsfelt: et stort himmelområde dækkes i én optagelse
- Høj genbesøgsfrekvens: det samme område måles gentagne gange
- Tilstrækkelig følsomhed til at opfange svage, kortvarige signaler
Uden denne type instrumenter ville ASKAP J1424 sandsynligvis aldrig være blevet bemærket. Det optrådte ganske enkelt for kortvarigt og på et for smalt radiobånd til at dukke op i ældre undersøgelser.
Et muligt system af to hvide dværge
Hvorfor forskerne tænker på et dobbeltstjernesystem
For at forklare den regelmæssige 36-minutters periode og den markante polarisering foreslår forskerne, at ASKAP J1424 består af to hvide dværge i en tæt bane om hinanden. I et sådant system kan magnetfelter påvirke hinanden og generere elektriske strømme, som igen producerer kraftig radiostråling.
Dette scenarie forklarer flere af brikkerne:
- den præcise rytme kan hænge sammen med omløbstiden eller rotationsperioden
- den kraftige polarisering passer til kollisionende magnetfelter fra kompakte stjerner
- den relativt lange periode peger på langsom rotation sammenlignet med pulsarer
Modellen gnaver dog på ét vigtigt punkt: der findes ingen tydelig modpart i synligt lys eller infrarød. Hvis to hvide dværge er til stede, ville man normalt forvente i det mindste en svag glød på andre bølgelængder.
Hvorfor signalet stoppede er stadig det største mysterium
Den pludselige forsvinden er måske det mest forvirrende aspekt af hele sagen. Målingerne viser ingen gradvis svækkelse overhovedet. Det er som om nogen slukker for lyset.
Forskerne overvejer to hovedforklaringer:
- systemet har naturlige aktive og stille faser, som vi endnu ikke forstår
- radiosignalet blev drevet af midlertidigt tilført stof – for eksempel gas trukket fra en ledsager
I det andet scenarie fungerer tilført gas som brændstofkilde. Så længe denne tilstrømning er i gang, udsender systemet radiobølger. Når gasstrømmen tørrer ud, stopper emissionen. Men selv da forbliver det uklart, hvorfor overgangen er så brat.
Et glimt af en ukendt "befolkning" i Mælkevejen
Fra en statisk himmel til et flimrende univers
ASKAP J1424 illustrerer, hvor dramatisk vores billede af kosmos er ved at ændre sig. Hvor astronomer tidligere primært betragtede stabile stjerner og kraftige eksplosioner, tegner der sig nu et dynamisk billede: himlen er fuld af fænomener, der tænder og slukker – sommetider på minutter, sommetider på dage.
Langperiodiske radio-transienter kan være toppen af et meget større isbjerg. Hvis ét sådant objekt dukker op i et relativt lille himmelområde, er det nærliggende at antage, at der findes mange flere, der endnu ikke er opdaget – måske fordi de er kortvarige eller ekstremt svage.
| Egenskab | ASKAP J1424 |
|---|---|
| Signaltype | Gentagne radiosignaler |
| Periode | Cirka 36 minutter (2.147 sekunder) |
| Varighed af aktiv fase | Cirka otte dage |
| Polarisering | Næsten fuldstændig, elliptisk og lineær |
| Mulig oprindelse | System af kompakte stjerner (sandsynligvis hvide dværge) |
Hvad astronomer gør nu
På jagt efter et comeback
Det vigtigste næste skridt er enkelt: blive ved med at kigge. Adskillige teleskoper, både jordbaserede og rumbaserede, vil fortsætte med at overvåge området omkring ASKAP J1424. Hvis objektet bliver aktivt igen, kan forskerne følge gentagelsen og måle med flere instrumenter samtidig.
Ud over radioobservationer søger hold efter signaler på andre bølgelængder – for eksempel røntgenstråling, synligt lys eller infrarød. En eventuel svag glød kan fortælle meget om systemets temperatur, sammensætning og afstand.
Arkivdata spiller også en rolle. Ved at søge tilbage i tidligere målinger fra forskellige teleskoper kan forskerne undersøge, om ASKAP J1424 var aktiv tidligere uden at nogen lagde mærke til det.
Hvorfor denne slags kilder har stor betydning
Transiente kilder som ASKAP J1424 kaster lys over, hvor voldsomt og foranderligt de sidste livsfaser for stjerner kan være. De viser, hvad der sker, når kompakte rester med stærke magnetfelter interagerer, kolliderer eller aftapper hinandens gas.
Den samme fysik kan spille en rolle i andre fænomener, såsom bestemte typer supernovaer, kraftige røntgenblus eller endnu uforklarede radiosignaler. Ved at forstå dette nye objekt grundigt får astronomer indirekte et bedre greb om disse beslægtede processer.
For at sætte det i perspektiv: en neutronsstjerne er den ultratætte rest af en tung stjerne, der er eksploderet – en teskefuld af dette materiale vejer milliarder af tons. En hvid dværg er mere kompakt end de fleste almindelige stjerner, men mindre ekstrem end en neutronsstjerne, og ofte omtrent på størrelse med Jorden.
Når to sådanne kompakte rester kredser tæt om hinanden, opstår der noget, der ligner et kosmisk laboratorium: tyngdekraft, magnetisme og rotation forstærker hinanden og kan producere unikke signaler. ASKAP J1424 lader til at være præcis sådan et laboratorium – vi har blot set en kort optagelse af eksperimentet indtil videre. Nye observationer må vise, om "apparatet" tændes igen.
